[发明专利]尾气净化用催化剂装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾气净化用催化剂装置。

背景技术

根据发动机和电动马达共同作为驱动源的混合动力式汽车，能够谋求降低成为环境负荷的排放物，但进一步效率良好地净化发动机的尾气也很重要。到现在为止，对于让发动机在理论空燃比附近运转的汽车，使用的是能够同时对HC(烃类及其衍生物)、CO和NOx(氮氧化物)进行净化的三效催化剂。作为催化剂金属使用的是Pt、Pd、Rh等。

当成为从发动机排出的尾气的空燃比过大的状态或空燃比过小的状态时，该三效催化剂对所述HC、CO和NOx的净化性能会下降。于是，使三效催化剂中含有由含Ce氧化物组成的氧储放材料，当催化剂周围是富氧状态时，该氧储放材料则将氧储存起来；而当催化剂周围是贫氧状态时，该氧储放材料则将氧释放出来。也就是说，通过该氧的储存与释放将催化剂周围的空燃比控制在理想配比附近，以防止尾气净化性能下降。还有，因为仅采用该含Ce氧化物时氧储放量有一定的限度，所以还采用了在该含Ce氧化物的表面负载促进氧之储存的成分这一技术措施。其成分例如是Pt、Pd、Rh等。

也就是说，Pt、Pd和Rh不仅起到了促进HC和CO的氧化、促进NOx的还原的催化剂金属的作用，还起到了为使三效催化剂易于发挥净化性能，而与氧储放材料相结合控制催化剂周围的空燃比的成分的作用。但是，因为Pt、Pd和Rh资源稀少，所以就要求构成一种既能够减少其使用量、又能够发挥高尾气净化性能这样的催化剂。

众人公知的尾气净化用催化剂装置，在发动机排气通路中的尾气流上游侧和下游侧分别设置有三效催化剂。例如，在这种尾气净化用催化剂装置中，利用连结在排气歧管下游端所谓的直接连结催化剂和布置在比该直接连结催化剂还靠近尾气流下游侧的汽车地板内所谓的地板下催化剂对尾气进行净化。在是该种催化剂装置的情况下，上游侧的直接连结催化剂由于尾气的热量而迅速地变成呈活性的温度，这对于净化发动机启动时等排出的温度较低的尾气很有效。另一方面，当较多的高温尾气被从发动机排出的时候，因为下游侧的地板下催化剂也达到呈活性的温度，所以是直接连结催化剂和地板催化剂共同作用来效率良好地进行净化。

这样的由上游侧的催化剂和下游侧的催化剂两催化剂构成的催化剂装置例如在日本公开特许公报特开2006-291918号公报有所记载。也就是说，该公报所记载的情况如下：通过采用Rh掺杂CeZr类复合氧化物作上游侧催化剂的氧储放材料，构成一个相同温度下的储氧量是该上游侧催化剂的储氧材料比下游侧催化剂的储氧材料多的结构。这样做的目的在于：边谋求提高尾气净化性能和确保耐热性，边谋求装置的小型化或提高布置性。通过提高上游侧催化剂中的氧储放材料的性能，那么，就是在尾气的空燃比以较大的振幅变化的情况下，也能够获得良好的尾气净化性能。

日本公开特许公报特开2008-62156号公报所记载的发明内容如下：采用Rh掺杂CeZrNd复合氧化物的表面负载了Rh的材料作下游侧催化剂的氧储放材料使用，在上游侧催化剂中采用储氧性能比Rh掺杂CeZrNd复合氧化物低的氧储放材料。这是由以下问题想到的做法，该问题是，Rh掺杂CeZrNd复合氧化物表面所负载的Rh伴随着空燃比的变化而被从该复合氧化物释放出的活性氧氧化，而无法返回催化剂活性高的还原状态。也就是说，不是为上游侧催化剂配置Rh负载Rh掺杂CeZrNd复合氧化物，而是为下游侧催化剂配置Rh负载Rh掺杂CeZrNd复合氧化物，以穿过上游侧催化剂流入下游侧的HC、CO作还原剂，将Rh掺杂CeZrNd复合氧化物表面所负载的Rh维持为高活性状态。在下游侧催化剂中设置负载有Pt的活性氧化铝，由此使所述HC氧化转化为还原力强的CO等，以谋求Rh的活化(还原)。

日本公开特许公报特开2006-35043号公报所记载的发明内容如下：通过组合Rh掺杂CeZrNd复合氧化物和Pt负载氧化铝，来利用Pt负载氧化铝抑制尾气是富氧状态持续时的Rh掺杂CeZrNd复合氧化物的Rh氧化。

当采用上述专利公报中所记载的催化剂装置的结构时，与HC、CO和NOx的净化有关的起燃特性的提高(使起燃温度下降)、高温净化性能的提高非常显著，在尾气的空燃比变化的情况下也能够获得高净化率。但是，在汽车行驶时，会出现尾气的空燃比由于减速时的燃料切断而急速地变得过大，此时NOx的净化会变坏。

发明内容

本发明的目的在于：在包括上游侧催化剂和下游侧催化剂的尾气净化用催化剂装置中，在空燃比急剧变得过大的状况下，不管尾气温度高还是低，都能够效率良好地对HC、CO和NOx进行净化。